一種大姜收割機的設計

趙通

摘要：該設計在對目前現(xiàn)有大姜收獲機資料進行閱讀和研究基礎上，對現(xiàn)有技術方案進行了完善，主要包括對工作部分進行簡化和各部件材料的重新選用，從而達到降低收割機的制造成本，減輕農(nóng)民經(jīng)濟負擔。分別對軸、齒輪、懸掛架、軸承等零件的設計進行驗證，分析其運動的過程，完成割刀的設計，最終確定整體裝配。大姜收割機的每個零部件的機械構造和尺寸分別得到確認和完善。

關鍵詞：機械設計;大姜;收割機

0 ?引言

大姜因具有較高的藥用、食用價值而被廣泛利用，目前已有幾百種藥物配方包含大姜提取物，在食用中也是一種不可缺少的調(diào)料。大姜挖掘高完整性的要求，及農(nóng)業(yè)機械化的落后，使得大部分地區(qū)的大姜收獲工作仍然采用人工勞作的方式。首先用鐵锨或鐵叉將大姜從地下挖出，然后人工除去大姜莖塊上的泥土，并用刀具切掉大姜莖桿。這種方式費時費力且勞動生產(chǎn)率極低。針對目前生姜采收割機的短缺問題，提供一種可減輕勞動強度，提高傳統(tǒng)采收機械工作效率的大姜收獲機顯得尤為重要。

雖然近年來，國產(chǎn)的大姜收獲裝置已經(jīng)取得了很大的成績，但與國外同類產(chǎn)品相比之下仍存在一定的技術差距。伴隨著科技的進步，涌現(xiàn)出很多新的機械設計方法，這為設備的研發(fā)制造奠定了堅實的基礎，對研發(fā)出更為先進的大姜收獲機有著重要的意義。

1 ?大姜收割機的總體設計方案

1.1 動力裝置

本設計中的動力裝置是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)常用的手扶拖拉機，其動力來源于它的內(nèi)燃機，根據(jù)不同的地形和軟硬不同的土地選擇馬力不同的拖拉機，履帶式行進可以適應不同的地形。大姜收割機的動力裝置三維模型如圖 1所示。

1.2 大姜收割裝置

大姜收割機收割裝置主要由懸掛機架、限深輪、切割刀片、切割齒輪、電動機、軸等部件組成，如圖2所示為該收割機的收割裝置。前端發(fā)動機提供動力，通過齒輪旋轉把大姜脫離土壤，右后方刀片把姜的秸稈隔斷完成收割，通過模擬操作證明，該種勞作方式可以大大降低生姜破損率，提高生產(chǎn)效率。

2 ?大姜收割機的主要零部件結構設計

2.1 切割懸架

懸架是實現(xiàn)作業(yè)要求的挖掘裝置的重要組成部分。該懸架的設計必須滿足深度輪的懸掛，車輪叉的懸掛和收回以及與動力機械的連接，整個結構必須簡單。應力形變小，抗振性能好;另外，在滿足上述要求的狀態(tài)下，機架質量應盡可能輕，結構設計要合理。滿足深度限制輪的懸掛，結構簡單、應變能力好，抗震性強，與限制輪相輔相成，提高收獲效率。本設計的切割懸架總體結構如圖3所示。

2.2 帶輪的設計

由于本次設計的生姜收獲機為牽引式，在正常情況下，挖掘裝置的工作功率由拖拉機提供，前切割盤刀的工作功率由支撐拖拉機發(fā)動機提供。拖拉機的動力傳輸由三角皮帶實現(xiàn)，因此聯(lián)箱的動力傳輸?shù)闹饕獋鬏攧恿Σ考荲形皮帶。發(fā)動機的動力通過三角皮帶輪傳遞后，需要盤刀的轉動來傳遞動力。一般來說，動力換向機構有兩種，一種是錐齒輪傳輸動力，另一種是蝸桿，本設計采用的是錐齒輪傳輸。帶輪的三維模型如圖4所示。

2.3 切割刀片

對切割姜苗的刀片進行設計時，考慮到姜苗在被齒輪夾住往后不斷提高與運動的過程中，齒輪的運轉速度有限，提供給姜苗對刀片的力就不會很大，為保證對姜苗進行有效地切割，使姜苗與大姜有效分割，因此刀片的刀刃以鋸齒形最佳。此外，姜苗在與大姜分割時，在多種作用力的情況下，刀片應與水平面呈30°的傾角，這樣會更易于姜苗與大姜的分離。在大姜收獲機工作過程中，刀片的損壞是不可避免的，因此在延長刀片的使用壽命的同時也要考慮刀片的成本問題，在多種問題的綜合情況下，我們認為大姜收獲機的刀片的材料采用304不銹鋼。切割刀片結構如圖5所示。

2.4 深度限制輪

深度限制輪是控制車輪叉的穿透深度和保持車架和動力機處于同一水平線的重要部件。由于深度限制器輪與地面直接接觸，所以可以減小吊架關節(jié)處的剪切力。該設計的深度限制輪是通過焊接將鋼卷焊接而成的。通過調(diào)整位于調(diào)整桿上的螺母，深度限制輪的穿入深度可以靈活調(diào)整，限深輪設計最大垂直可調(diào)距離為100mm。為避免在脊上施加過大的壓力，并保證深度輪的平滑滾動，深度輪的直徑不可太小，這次設計選擇是150mm。深度限制輪的結構如圖6所示。

3 ?結論

本設計機型屬于牽引式機具，構造簡單，此機具作業(yè)時所消耗的功率小，結構緊湊，工作效率高，作業(yè)時姜塊的受損率低，能夠大大的降低農(nóng)民的勞動強度，而且該收獲機是與動力機械配套使用，不用時可以拆卸存放，這樣就不會造成動力機械在生姜種植以及其他季節(jié)的閑置浪費。既能完成對生姜割秧清壟又能對姜塊進行松土挖掘，在現(xiàn)有機械基礎上對收割機進行結構設計、性能分析。在設計過程中考慮要能實現(xiàn)收獲機具與動力機械的配套使用，而且還要保證其造價低廉，便于維修和保養(yǎng)，還能清除田地中大株的雜草。

齒輪、限深輪支架等常規(guī)零部件，材料選用45鋼，造價便宜，各方面性能也優(yōu)越。軸是整個機器的骨架，在材料的材料選擇上要經(jīng)過反復的挑選，最終確定了40cr配合適當熱處理方法獲得。

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